JP2000212609A - 積層セラミックコンデンサ―内部電極用ニッケル粉およびその製造方法 - Google Patents

積層セラミックコンデンサ―内部電極用ニッケル粉およびその製造方法

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JP2000212609A
JP2000212609A JP11014557A JP1455799A JP2000212609A JP 2000212609 A JP2000212609 A JP 2000212609A JP 11014557 A JP11014557 A JP 11014557A JP 1455799 A JP1455799 A JP 1455799A JP 2000212609 A JP2000212609 A JP 2000212609A
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nickel
nickel powder
magnesium
oxide
powder
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Hirotaka Takahashi
洋孝 高橋
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 積層セラミックコンデンサー用に適した耐酸
化性に優れたニッケル粉およびその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 水酸化ニッケル、塩基性炭酸ニッケル、
酸化ニッケルを水素還元しニッケル粉を製造する方法に
おいて、原料の上記ニッケル化合物中にマグネシウムを
添加することにより水素還元で生成したニッケル粉の耐
酸化性および焼結収縮率、焼結温度を改善する。この還
元反応により添加されたマグネシウム化合物は、酸化物
となりニッケル粉表面に濃縮される。本マグネシウム
は、ニッケル粉表面で酸化ニッケルと反応し複合酸化物
として存在していると推測され、この酸化マグネシウム
と酸化ニッケルの複合酸化物は、酸化ニッケル単独の表
面層にくらべ緻密になり、酸素のニッケル粉中への拡散
を防止し、ニッケル粉の酸化を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、積層セラミックコ
ンデンサー(以下MLCC)の内部電極形成用ニッケル
粉およびその製造方法。
【0002】
【従来の技術】小型で高容量のMLCCの製造では、パ
ラジウムおよび銀パラジウム合金が内部電極材料として
長年使用されてきた。しかしながら、近年、表面実装技
術の高度化に伴いセットメーカーからのMLCCへの高
静電容量化、より一層の小型化の要望が強まっている。
MLCCメーカー各社は、MLCCの高容量化をめざ
し、電極、誘電体厚みのより一層の薄層化、高積層化を
進展させてきている。ただ、高積層になるに伴いMLC
C中に占める電極材料の量が多くなり、高価なパラジウ
ムや銀パラジウムでは、コスト的に問題となってきてい
た。そのため、現在では、内部電極に低コストのニッケ
ルを使用するMLCCの市場占有率が急増している。
【0003】ここでMLCCの製造法の概略を説明す
る。
【0004】MLCCは、チタン酸バリウムに代表され
る誘電体グリーンシートにニッケル粉を有機溶剤と有機
系の増粘剤とともに混練して製造したニッケルペースト
を印刷し、乾燥して、内部電極が交互に重なるようにし
て積層し、熱圧着した後にチップ形状に切断して300
℃程度の温度で脱バインダーし、内部電極と誘電体グリ
ーンシートとを千数百度の温度で焼結し、続いてニッケ
ルなどの外部電極を形成する。
【0005】この製造工程で使用されるニッケル粉とし
て要求される特性としては、以下のものが上げられる。 (1)平均粒径が5μm以下であること (2)脱バインダー工程での酸化雰囲気で酸化しがたい
こと。 (3)誘電体グリーンシートの焼結収縮特性と同じ収縮
特性であること。 (1)については、ヒドラジンなどの還元剤でニッケル
水溶液を還元しニッケル粉を得る方法。塩化ニッケルの
蒸気を気相中で水素還元しニッケル粉を得る方法、水酸
化物や炭酸塩を水素などの還元剤で乾式還元する方法な
ど種々の方法で達成されている。(2)については、有
機物であるバインダー成分を完全に除去するためには、
酸素が必要である。バインダー成分が除去不十分である
とニッケル電極の焼結不良による容量低下などの問題が
発生する。しかし、一般的なニッケル粉の空気中での酸
化開始温度が300℃弱であるため脱バインダー時の雰
囲気が空気では、ニッケル粉が酸化し、酸化に伴う膨張
などで内部欠陥が発生し、クラックなどの問題が発生す
る。
【0006】そのため、脱バインダー工程では、不活性
ガス雰囲気とし、不活性ガス中の酸素分圧をコントロー
ルすることでニッケル粉の酸化を押さえている。しかし
ながら、このバインダーを飛ばしかつニッケル粉を酸化
しないという条件が難しく、MLCC製造工程上の問題
点の一つとなっている。(3)については、酸化物であ
る誘電体層とニッケルの電極層では、一般的にニッケル
の電極層の方が焼結収縮の収縮率が大きくまた、焼結開
始温度も低い。そのため、そのままでは、誘電体層と電
極層の焼結収縮特性があわず誘電体層と電極層の間に応
力が発生し、層間剥離やクラックが発生する。そこで、
一般的には、ニッケルペースト混練時に誘電体粉末など
のセラミック粉末を混合しニッケルの焼結を遅延し収縮
率を減少させることでコントロールしている。ただ、セ
ラミック粉末は、非導電性であるため多量の混合は、ニ
ッケルの電極としての性能を悪化させるため混合可能な
量は限られる。そのため、この方法では、焼結収縮特性
の誘電体とのマッチングに限界がある。特に現在高積層
化に伴い電極厚みが薄くなり、ニッケル電極の導通確保
が困難になっているため、より一層焼結収縮特性のコン
トロールが困難となってきている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の問題点を解決したニッケル粉およびその製造方法を提
供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】水酸化ニッケル、塩基性
炭酸ニッケル、酸化ニッケルを水素還元しニッケル粉を
製造する方法において、原料の上記ニッケル化合物中に
マグネシウムを添加することにより水素還元で生成した
ニッケル粉の耐酸化性および焼結収縮率、焼結温度が改
善されることを見出した。
【0009】本発明のニッケル粉末は、水酸化ニッケ
ル、塩基性炭酸ニッケル、酸化ニッケルを製造時に水酸
化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム
などの形態でマグネシウムを添加し、所定品位のマグネ
シウムが含有された上記ニッケル化合物を得る。さら
に、得られたニッケル化合物を水素気流中、400℃以
上の温度で還元し、マグネシウムを含有したニッケル粉
末を得る。
【0010】この還元反応により添加されたマグネシウ
ム化合物は、酸化物となりニッケル粉表面に濃縮され
る。マグネシウム化合物がニッケル粉表面に濃縮してい
る事実は、生成ニッケル粉を薄い塩酸で洗浄することに
より添加されたマグネシウムの40%〜60%除去可能
であることから推測される。本マグネシウムは、ニッケ
ル粉表面で酸化ニッケルと反応し複合酸化物として存在
していると推測される。
【0011】この酸化マグネシウムと酸化ニッケルの複
合酸化物は、酸化ニッケル単独の表面層にくらべ緻密に
なり、酸素のニッケル粉中への拡散を防止し、ニッケル
粉の酸化を押さえる。また、この複合酸化物は、非常に
高温の融点を有する物と思われるためニッケル粉表面層
にこの複合酸化物層が生成することでニッケル粒子の焼
結を遅延させニッケル粉の焼結温度を上昇させるととも
に焼結に伴う収縮を押さえる。
【0012】
【発明の実施の形態】ニッケル粉中へのマグネシウムの
添加方法は、1)水酸化ニッケル、塩基性炭酸ニッケル
を塩化ニッケルや硫酸ニッケルなどの水溶性ニッケル塩
から中和生成させる場合、塩化マグネシウムや硫酸マグ
ネシウムなどの水溶性マグネシウム塩を所定量混合して
おき共沈させる方法。 2)水酸化ニッケル、塩基性炭酸ニッケル、酸化ニッケ
ルと水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、炭酸マグ
ネシウムを混合する方法。 3)水酸化ニッケル、塩基性炭酸ニッケル、酸化ニッケ
ルを塩化マグネシウムや硫酸マグネシウムなどの水溶性
マグネシウム塩の水溶液中に懸濁させ、苛性アルカリや
炭酸アルカリを添加してマグネシウムを不溶性の形態に
して沈殿させ混合する方法。 などがある。
【0013】種々の方法でマグネシウムを添加した水酸
化ニッケル、塩基性炭酸ニッケル、酸化ニッケルを40
0℃以上の温度のもと水素気流中で還元し、ニッケル粉
を得る。
【0014】ここで得られるニッケル粉中のマグネシウ
ム品位が100ppm以下では、有効なニッケル粉表面
に有効な量の複合酸化物層が形成できず、耐酸化性、焼
結遅延性が発揮されない。また、2000ppm以上の
マグネシウム品位では、複合酸化物被膜が厚くなりすぎ
るためMLCCの焼成温度では十分焼結しなくなりニッ
ケル電極を形成できない。
【0015】また、添加されたマグネシウムが酸化物以
外の形態で含有されている場合には、焼結遅延効果はあ
る程度発揮されうるが酸化ニッケルとの複合酸化物を生
成せず、耐酸化性が十分発揮されない。
【0016】
【実施例】(実施例1)100gの試薬塩化ニッケル6
水和物と塩化マグネシウム6水和物0.1gを純水25
0mlに溶解し、試薬水酸化ナトリウム35.5gを純
水250mlに溶解した溶液を添加し水酸化ニッケルを
生成した。生成した水酸化ニッケルをろ過し1リットル
の純水で水洗した。ろ過水洗を4回くり返した後100
℃一昼夜大気乾燥をおこない得られた乾燥物を乳鉢で解
砕して水素気流中450℃1時間で還元を行いニッケル
粉を得た。
【0017】得られたニッケル粉について、平均粒径を
測定した。なお、この測定は、走査電子顕微鏡で観察す
ることによった。その結果、平均粒径は、0.8μmで
あった。
【0018】焼結性の試験として得られた粉末を10g
採取し、1t/cm2圧力下で直径19mm、厚さ6.
7mmのタブレットに成型し、1100℃で1時間不活
性気流中で焼成して焼結によるタブレットの体積収縮率
を測定したところ、体積収縮率は25%であった。
【0019】また、耐酸化性の試験としてTAS−20
0型熱分析装置(理学電機製)を使用し大気中での熱重
量分析を行った。その結果、0.2%増量する温度は、
325℃であった。
【0020】また、得られたニッケル粉を硝酸に溶解し
ICP法でマグネシウムの分析を行った結果マグネシウ
ム品位は、480ppmであった。 (実施例2)100gの試薬塩化ニッケル6水和物と塩
化マグネシウム6水和物0.2gを純水250mlに溶
解し、試薬水酸化ナトリウム35.5gを純水250m
lに溶解した溶液を添加し水酸化ニッケルを生成した。
生成した水酸化ニッケルをろ過し1リットルの純水で水
洗した。ろ過水洗を4回くり返した後100℃一昼夜大
気乾燥をおこない得られた乾燥物を乳鉢で解砕して水素
気流中450℃1時間で還元を行いニッケル粉を得た。
【0021】得られたニッケル粉について、平均粒径を
測定した。なお、この測定は、走査電子顕微鏡で観察す
ることによった。その結果、平均粒径は、0.6μmで
あった。
【0022】焼結性の試験として得られた粉末を10g
採取し、1t/cm2の圧力下で直径19mm、厚さ
6.8mmのタブレットに成型し、1100℃で1時間
不活性気流中で焼成して焼結によるタブレットの体積収
縮率を測定したところ、体積収縮率は22%であった。
【0023】また、耐酸化性の試験としてTAS−20
0型熱分析装置(理学電機製)を使用し大気中での熱重
量分析を行った。その結果、0.2%増量する温度は、
326℃であった。
【0024】また、得られたニッケル粉を硝酸に溶解し
ICP法でマグネシウムの分析を行った結果マグネシウ
ム品位は、970ppmであった。 (実施例3)100gの試薬硫酸ニッケル6水和物と塩
化マグネシウム6水和物0.11gを純水250mlに
溶解し、試薬水酸化ナトリウム35gを純水250ml
に溶解した溶液を添加し水酸化ニッケルを生成した。生
成した水酸化ニッケルをろ過し1リットルの純水で水洗
した。ろ過水洗を4回くり返した後100℃一昼夜大気
乾燥をおこない得られた乾燥物を乳鉢で解砕して水素気
流中400℃1時間で還元を行いニッケル粉を得た。
【0025】得られたニッケル粉について、平均粒径を
測定した。なお、この測定は、走査電子顕微鏡で観察す
ることによった。その結果、平均粒径は、1μmであっ
た。焼結性の試験として得られた粉末を10g採取し、
1t/cm2の圧力下で直径19mm、厚さ6.5mm
のタブレットに成型し、1100℃で1時間不活性気流
中で焼成して焼結によるタブレットの体積収縮率を測定
したところ、体積収縮率は29%であった。
【0026】また、耐酸化性の試験としてTAS−20
0型熱分析装置(理学電機製)を使用し大気中での熱重
量分析を行った。その結果、0.2%増量する温度は、
320℃であった。
【0027】また、得られたニッケル粉を硝酸に溶解し
ICP法でマグネシウムの分析を行った結果マグネシウ
ム品位は、1010ppmであった。 (実施例4)100gの試薬塩化ニッケル6水和物を純
水250mlに溶解し、その溶液中に試薬水酸化マグネ
シウム0.12gを添加し30分撹拌した。その後試薬
水酸化ナトリウム35.5gを純水250mlに溶解し
た溶液を添加し水酸化ニッケルを生成した。生成した水
酸化ニッケルをろ過し1リットルの純水で水洗した。ろ
過水洗を4回くり返した後100℃一昼夜大気乾燥をお
こない得られた乾燥物を乳鉢で解砕して水素気流中45
0℃1時間で還元を行いニッケル粉を得た。
【0028】得られたニッケル粉について、平均粒径を
測定した。なお、この測定は、走査電子顕微鏡で観察す
ることによった。その結果、平均粒径は、0.4μmで
あった。焼結性の試験として得られた粉末を10g採取
し、1t/cm2の圧力下で直径19mm、厚さ7.1
mmのタブレットに成型し、1100℃で1時間不活性
気流中で焼成して焼結によるタブレットの体積収縮率を
測定したところ、体積収縮率は18%であった。
【0029】また、耐酸化性の試験としてTAS−20
0型熱分析装置(理学電機製)を使用し大気中での熱重
量分析を行った。その結果、0.2%増量する温度は、
330℃であった。
【0030】また、得られたニッケル粉を硝酸に溶解し
ICP法でマグネシウムの分析を行った結果マグネシウ
ム品位は、1800ppmであった。 (比較例)100gの試薬塩化ニッケル6水和物を純水
250mlに溶解し、試薬水酸化ナトリウム35.5g
を純水250mlに溶解した溶液を添加し水酸化ニッケ
ルを生成した。生成した水酸化ニッケルをろ過し1リッ
トルの純水で水洗した。水洗を4回おこなった後100
℃一昼夜大気乾燥をおこない得られた乾燥物を乳鉢で解
砕して水素気流中400℃1時間で還元を行いニッケル
粉を得た。得られたニッケル粉について、平均粒径を測
定した。なお、この測定は、走査電子顕微鏡で観察する
ことによった。その結果、平均粒径は、1.5μmであ
った。焼結性の試験として得られた粉末を10g採取
し、1t/cm2の圧力下で直径19mm、厚さ6.2
mmのタブレットに成型し、1100℃で1時間不活性
気流中で焼成して焼結によるタブレットの体積収縮率を
測定したところ、体積収縮率は35%であった。
【0031】また、耐酸化性の試験としてTAS−20
0型熱分析装置(理学電機製)を使用し大気中での熱重
量分析を行った。その結果、0.2%増量する温度は、
285℃であった。
【0032】また、得られたニッケル粉を硝酸に溶解し
ICP法でマグネシウムの分析を行った結果マグネシウ
ム品位は、10ppm以下であった。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、積層セラミックコンデ
ンサー用に適した耐酸化性に優れたニッケル粉が得られ
る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 積層セラミックコンデンサーの内部電極
    用ニッケル粉末であって、ニッケル粉中に100ppm
    以上2000ppm以下のマグネシウムを含有すること
    を特徴とする積層セラミックコンデンサー内部電極用ニ
    ッケル粉。
  2. 【請求項2】 ニッケル粉の平均粒径が5μm以下であ
    る請求項1記載の積層セラミックコンデンサー内部電極
    用ニッケル粉。
  3. 【請求項3】 水酸化ニッケル、塩基性炭酸ニッケルも
    しくは酸化ニッケルから選ばれる少なくとも1種にマグ
    ネシウムを含有させ、水素還元することを特徴とする請
    求項1または2に記載の積層セラミックコンデンサー内
    部電極用ニッケル粉の製造方法。
JP11014557A 1999-01-22 1999-01-22 積層セラミックコンデンサ―内部電極用ニッケル粉およびその製造方法 Pending JP2000212609A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003073701A (ja) * 2001-09-03 2003-03-12 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 積層セラミックコンデンサー外部電極用ニッケル粉およびその製造方法
JP2009024197A (ja) * 2007-07-17 2009-02-05 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ニッケル粉の製造方法
JP2009196870A (ja) * 2008-02-25 2009-09-03 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 酸化ニッケル粉末及びその製造方法
JP2010248591A (ja) * 2009-04-17 2010-11-04 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ニッケル微粉およびその製造方法

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